数字化转型网灯塔智造专题活动将涵盖灯塔工厂、黑灯工厂、未来工厂、智能工厂等，从设计规划到落地实践的全流程。并融合人工智能、数字化转型、智能制造、机器人与自动化等技术与理念，帮助中国制造业企业打通客户订单到生产的全流程，实现世界一流灯塔标杆。数字化转型网www.szhzxw.cn
数字化转型网灯塔智造专题计划将涵盖灯塔工厂、人工智能、智能工厂、黑灯工厂、未来工厂，从智能工厂从设计规划到落地实践的全流程，融合人工智能、数字化转型、智能制造、机器人与自动化，打通从客户订单到生产的全流程，实现世界一流灯塔标杆。
一、灯塔工厂发展现状
“灯塔工厂”被认为代表着全球制造业领域智能制造和数字化的最高水平。目前，全球灯塔网络共有153名成员，其中中国有62家，是世界上拥有灯塔工厂数目最多的国家。
自2018年开始，世界经济论坛在全球发起评选“灯塔工厂”项目，寻找制造业数字化转型的典范。评选标准是工厂是否大量采用自动化、工业互联网、云计算、大数据、5G等第四次工业革命新技术，并实现商业模式、生产模式等全方位变革，促进效率提升、节能减排和经营优化[i]。
AI技术的快速发展和普及在灯塔工厂的用例变迁中可以得到印证。在过去5年中，“灯塔工厂”网络收录了700个第四次工业革命的应用案例，其中200个采用了AI技术。
而2023年12月获选的最新一批灯塔企业全部采用了AI这项技术。世界经济论坛发布的白皮书指出，每一家新的“灯塔工厂”都在推动生成式人工智能的应用，因为生成式人工智能将为每年的世界经济贡献2.6-4.4万亿美元的产值，其中四分之一可以来自制造业和供应链生产的改进。
在这批新晋灯塔工厂中，基于AI的创新用例已取得瞩目成就，不仅使生产效率提升两至三倍，服务水平提升50%，也使缺陷率降低99%，能耗改善30%[iii]。
二、人工智能AI在灯塔工厂中的运用
机器智能是智能制造技术金字塔的顶峰，人工智能的成熟表明了第四次工业革命的成熟。早期制造业应用的人工智能试点是在过程步骤级别开发的，范围小、风险低、迭代快。
现在，超过80%的涉及人工智能的灯塔工厂用例同样在过程步骤级别执行。然而，值得注意的是，最新一批的灯塔工厂表明，包括生成式人工智能（AIGC）在内的先进人工智能技术已经过了试点和概念验证期，它们已经成熟、规模化应用并得到快速部署。
领先企业已在供应链的各个环节实施了具有重大影响的人工智能技术，包括规划、资产管理、质量控制和交付等关键环节。以下是基于灯塔工厂经验总结的AI在智能制造中的主要应用场景和典型用例。
1. AI+ 需求预测与规划
AI大数据分析技术可以分析历史销售数据、市场趋势、季节性变化等因素，建立预测模型来准确预测未来的需求。基于这些预测，AI帮助企业进行供应链规划与优化，包括生产计划、供应商选择、物流路线规划等。 数字化转型网www.szhzxw.cn
例如，生物医药及电子技术研发服务商安捷伦科技（Agilent）利用供应商信息预测生产材料的可用性，能够做出更加准确的采购决策，并对供应链风险做出积极响应。富士康工业富联旗下鸿佰科技(Ingrasys)部署了AI需求预测模型，运用历史订单和市场数据进行训练，为客户提供了比传统预测更精确的订单预测服务，并且通过模型迭代，在短短三年内将预测准确率提升了27%。
2. AI+柔性生产
AI通过与机器人、自动化设备和智能传感器等技术相融合，应用于生产制造过程中，实现智能控制和自动化、生产设备的智能化和柔性化，从而能够更好地适应市场需求、产品构成和产品设计等方面的变化而进行定制化生产。
AI技术应用于机器人，与数控加工中心、自动搬运小车(AGV)以及自动检测系统可组成柔性生产系统和计算机集成制造系统，实现生产自动化。并且机器人可以代替人工在高危环境中作业，动作规范，实现零误差操作，保证产品加工质量的稳定性。
AI可以协助实现生产排程和流程优化。在某电子行业的灯塔工厂里，构建以APS为核心的订单预测和生产调度系统。在订单预测方面，通过分析出货、客户预测和库存等数据，利用先进的层次时间序列模型和回归校正机制，提供高度准确的预测结果，优化管理库存，避免过度或不足的库存积压。在生产调度方面，采用禁忌搜索算法和多目标选择策略，全面考虑订单需求状态、物料状态、库存和制造资源等四大关键约束因素，提供最优的生产计划。通过与WMS和MES系统紧密集成，APS能够实时监控生产进度和物料状态，提高生产流程的透明度和可控性，减少人为干预和错误，确保生产过程的稳定性和可靠性。
3. AI+质量检测
AI光学检测技术与机器视觉技术在质量检测领域的应用日益成熟而广泛。它们通过模拟人眼的视觉功能，利用图像处理和分析技术来识别和检测产品表面的缺陷。
深度学习技术与机器视觉相结合使机器能够自动学习并识别复杂特征，提高缺陷检测的准确率。通过这些技术，企业能够实现更高效、更精准的质量检测，降低人力成本，提高产品合格率，并最终提升市场竞争力。 数字化转型网www.szhzxw.cn
例如某半导体行业的灯塔工厂里，半导体晶圆器件的制造过程中，每天需检测的AOI仪器识别的照片超过 100 万张。利用AI，可以将大量照片做模型训练，AI推理平台第一时间完成复判，节省60%-80%的人工成本，并使得企业产品良率得到改善。宁德时代溧阳工厂应用了近十种AI检测技术，通过算法对摄像头捕捉到的图像进行实时分析，快速识别并标记出有缺陷的部分，确保每一块电池都符合严格的安全标准。
拥有多家灯塔工厂的某电气行业公司使用亚马逊云科技的云和机器学习服务，在中国构建智能工业视觉质量检测解决方案——“云-边协同AI工业视觉检测平台”。该平台在云端实现了数据存储和标注及模型训练，并把云端模型下发到产线边缘侧，执行边缘推理，显著提高了生产线的检测效率，将误检率降低至0.5%以内，并且实现了零漏检率。 数字化转型网www.szhzxw.cn
某 PCB 行业灯塔工厂已经实现AI替代老师傅的经验，比如在金属镀膜的过程中（镀金或镀铜），成本材料非常高，如果镀的金层厚度过高，就会造成成本上升，如果厚度过薄，就会影响到产品良率。这时候，就要可以通过 AI 去做参数最优化的推荐，在兼顾成本跟品质的前提下给出最好的参数，这个参数过往都是由老师傅的经验决定的，但有可能它并不是最好的。
4. AI+ 安全监控
某电子行业灯塔工厂通过 AI 智能监控技术，在园区既有的视频或者加装新的摄像头基础上，通过视频采集加上 AI 模型，对任何异常进行识别判断，并形成闭环的管理机制。比如安全的部分，可以识别人员的防护衣穿戴是否规范，在卸货过程中人员的位置是否安全，或者货梯有没有出现违规载人，甚至只是最简单的上下楼梯走路玩手机等行为，这些都可以通过 AI 技术形成 24 小时全天候、主动式的园区安全管理。
除此之外还使用 AI 智能监控技术实现“防呆”。举例来说，在制造过程中，我们有个涂胶的设备，它的胶头会随着作业时间越来越大，以往这很难管理，只有它变大到连续性产生涂胶异常，在品质检测时候才能发现并介入管理。但现在，我们在旁边装了摄像头，可以 24 小时监控，只要一发现胶头，就可以跟设备去实时联动，让设备停下来，这就不会造成产品的品质异常。
5. AI+资产管理
AI技术正在帮助制造企业实现更高效、智能的资产管理，如通过分析设备的历史和实时数据，预测设备可能出现的故障，实现预测性的维护。
某石化行业的灯塔工厂通过对每个反应堆超过14万个数据点的深入分析，预测反应堆的剩余使用寿命，以最大限度地减少腐蚀并优化维护计划；宁德时代在整个工厂范围内实施了预测性维护，利用AI基于实时传感数据来优化维护计划。 数字化转型网www.szhzxw.cn
6. AI+指挥中心
部分企业采用智能化的集中管理，使AI不再仅仅应用于单一的生产流程，而是形成了能够在整个生产系统中运作的AI指挥中心。AI指挥中心推动自动化达到新层次和系统级别，实现端到端的操作连接。
某食品行业的灯塔工厂建立了一个高度自动化的面团生产车间，其AI控制中心覆盖了5条自动化生产线、4辆智能导引车以及供应链中的9种原料，不仅优化了面团的发酵过程，提高了生产一致性，还显著提升了整个生产线和相关供应链的产能与效率。
7. AI+工艺与产品设计
AI赋能的新产品导入和工艺参数设计，已经超越了传统的预测和设计方法。通过自动采集产线实践数据，并结合仿真与实验数据，某电子行业的灯塔工厂构建了一个准确度高达99.83%的未来产品预测系统。这一系统不仅能够自动推荐最佳设计，减少新产品导入设计迭代次数，还通过算法优化，大幅缩短了仿真周期。
电路板堆叠参数仿真
利用AI模型技术快速得出最优的参数组合，通过用户友好页面的设计，提供快速、低误差和高精度的仿真结果，节省90%的电路板设计时间。 数字化转型网www.szhzxw.cn
印刷机参数检测与调整
基于统计、机器学习和实验数据，建立打印机参数与质量的关系模型，实时链接工厂数据库，根据生产状态提供参数反馈，实现“机对机”控制，减少94%参数调整时间。
8. AI+仓储物流
某灯塔工厂的案例里面引入AI技术的WMS+系统，不仅凭借先进的遗传算法精准策划材料分配，而且能即时追踪材料准备进度，极大缩短准备时间，实现零换型和无缝材料切换生产，精准满足各类订单的材料需求。同时，该系统依托大数据的洞察力和基于IIoT的仓库集成调度管理，整合各类通信协议并集成软件系统，全面连接自动化设备，实现了智能材料仓储、自动化检测、高效运输和精准补货，全面提升了仓库的自动化水平，显著减少了人力依赖，确保了生产流程的高效、灵活与柔性。
数字化转型网灯塔智造专题
数字化转型网灯塔智造专题活动将涵盖灯塔工厂、黑灯工厂、未来工厂、智能工厂等，从设计规划到落地实践的全流程。并融合人工智能、数字化转型、智能制造、机器人与自动化等技术与理念，帮助中国制造业企业打通客户订单到生产的全流程，实现世界一流灯塔标杆。数字化转型网灯塔智造专题活动包含以下内容：
1、灯塔智造外脑支持：通过平台外脑的力量，让决策者拥有更多的聘请超过100位的智能制造专家、超过1000家的智能制造软硬件技术公司、超过10000份学习资料，为企业提供强大的智造外脑支持，助力企业打造智能工厂、灯塔工厂。数字化转型网www.szhzxw.cn
2、灯塔智造研习社：与制造业顶尖精英一起学习！数字化转型网建立了一个专门讨论智能制造、灯塔工厂等相关技术的研究学习社区，与各位同学一起成长！
3、灯塔智造论坛：智能浪潮！引领未来！数字化转型网打造的智造论坛，旨在通过高端对话推动行业树立正确理念，减少行业噪音，正本清源，助力行业发展！
4、灯塔工厂参观研学：目前灯塔工厂全球已有153家，目前中国已有62家，数字化转型网计划组织灯塔研习社的同学们先后参观国内的施耐德、海尔、博世、美的、三一重工、宁德时代、联合利华、宝洁、青岛啤酒等等，以及赴国外参观全球的灯塔工厂。数字化转型网www.szhzxw.cn
5、灯塔标杆案例研学：除了灯塔工厂外，数字化转型网仍然关注驱动整个制造业数字化转型、制造业智能制造、数字创新技术，我们将以不积跬步无以至千里的精神，关注每一个在细微处取得伟大成绩的“灯塔标杆”案例，组织灯塔研习社社员学习行业标杆！
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[i] 《全球“灯塔工厂”中，超1/3位于中国–制造业加速迈向数字化》，2022年3月15日, 人民日报海外版
[ii] 《专访：世界经济论坛“灯塔工厂”负责人：第四次工业革命如何重塑人与制造业？》，2024年3月7日，界面新闻
[iii] 《Global Lighthouse Network: Adopting AI at Speed and Scale》, white paper, December 2023, World Economic Forum
本文由数字化转型网（www.szhzxw.cn）转载而成，来源：数字化转型网公众号；编辑/翻译：数字化转型网默然。
